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Datenaufnahme und -verteilung

Es muss gewährleistet sein, dass die gewonnenen Sensordaten vertrauenswürdig und präzise sind. Zusätzlich ist die Datenübertragung innerhalb des Feldes und aus dem Feld heraus zu betrachten, wie auch die Vernetzung von verteilten Datenquellen mit den damit verbundenen Zugriffsmöglichkeiten.

Sicherung der Integrität von Sensordaten

Die fortgeschrittene Miniaturisierung der Datenverarbeitung (und teilweise auch der Sensortechnik) zu akzeptablen Kosten gestattet es, in Anlagen oder in (Rohr-) Leitungsnetzen („im Feld“) verbaute Sensoren daraufhin zu überprüfen, ob der zur Verfügung gestellte Messwert präzise ist. Die Überprüfung kann auch dadurch erfolgen, dass die Messwerte mehrerer baugleicher Sensoren miteinander verglichen werden oder durch eine bewusste Ausnutzung unterschiedlicher Messprinzipien. Im Fall von komplizierten Messvorgängen lässt sich vor Ort überprüfen, ob Messbedingungen eingehalten werden (z. B. Temperatur, Mindeststromstärke etc.).

Je komplexer oder bedeutsamer sich die Weiterverarbeitung der Messwerte eines Sensors darstellen, desto wichtiger ist es, sich auf die Integrität der Rohdaten des Sensors verlassen zu können. Für in Echtzeit betriebenen Systemen kommt hinzu, dass Falschregelungen oder Fehleinschätzungen (z. B. von Alarmen) erhebliche nachteilige Folgen haben können.

Datenübertragung innerhalb des Feldes und aus dem Feld heraus

Bis in die 1980er Jahre hinein war es üblich, die Messsignale von im Feld verbauten Sensoren (z. B. pH- oder Volumenstrommessungen) mit einem Messumformer in einen Messstrom umzuwandeln und per Doppeldraht an eine übergeordnete Auswerte- oder Bedieneinheit weiterzuleiten.  Um vorhandene Kabelinfrastruktur besser ausnutzen zu können, wurde es ab Mitte der 1980er Jahre üblich, parallel zu analogen Signalen über dieselbe Netzstruktur zusätzliche digitalisierte Messwerte zu übertragen.

Unabhängig davon, ob die Signalübertragung heutzutage per Kabel, Glasfaser oder auf dem Funkweg erfolgt, spricht man vom Feldbussystem, das Sensoren, Aktoren (E-Antriebe z. B. für Armaturen) sowie Auswerte- und Bedieneinrichtungen innerhalb einer Anlage oder eines Leitungsnetzes („im Feld“) miteinander verbindet. Die Organisation des Datenverkehrs in derartigen Netzwerken erfolgt auf der Basis sog. Protokolle, die standardisiert sind. Heute weit verbreitete Feldbussysteme sind z. B. Ethernet Powerlink, PROFIBUS, P-Net, VARAN und andere.

Die geeignete Auswahl eines Feldbussystems richtet sich danach,

  • wie komplex das System aller Netzwerkteilnehmer aufgebaut ist (Anzahl, Struktur),
  • wie dynamisch sich das Netz verändern soll,
  • welche Entfernungen zu überbrücken sind,
  • wie schnell die Datenverarbeitung erfolgen muss,
  • wie komfortabel die Administration des Netzes erfolgen soll,
  • welche Sicherheitsansprüche gegenüber unbefugten Eingriffen und technischen Störungen bestehen und
  • welche hinsichtlich der Nachvollziehbarkeit des Geschehens bestehen.
Zugriff auf verteilte Datenquellen

Ein wesentliches Merkmal der Digitalisierung ist die Vernetzung verschiedenster Informationen aus unterschiedlichen Quellen. Insbesondere für die Modellierung ist dies eine wesentliche Vorrausetzung. So sind beispielsweise für die Prognose des Wasserbedarfs für die nächsten Tage Eingangsdaten wie der historische Wasserbedarf der letzten Tage sowie Wetterprognosen für die kommenden Tage notwendig.

Weiterführende Informationen

Die vollständigen Texte zu den vorgestellten Aspekten der Datenaufnahme und –verteilung finden Sie im Dokument „Schlüsseltechniken der Digitalisierung für die Wasserwirtschaft“, dass im Mitgliederbereich als PDF Download zur Verfügung steht.